محاسبات از دست دادن اصطکاک لوله

جریان مایعات از طریق یک لوله توسط تنش های برشی چسبناک در مایع و تلاطم هایی که در امتداد دیواره لوله داخلی رخ می دهد ، مقاومت می کند ، که به زبری مواد لوله بستگی دارد.

این مقاومت اصطکاک لوله ای نامیده می شود و معمولاً در پاها یا متر مایعات اندازه گیری می شود ، به همین دلیل به دلیل اصطکاک لوله نیز به عنوان از دست دادن سر نیز ذکر می شود.

از دست دادن سر در یک لوله

تحقیقات زیادی در طی سالهای متمادی انجام شده است تا فرمول های مختلفی ایجاد شود که می تواند از دست دادن سر در یک لوله محاسبه شود. بیشتر این کار بر اساس داده های تجربی توسعه یافته است.

به طور کلی از دست دادن سر در یک لوله تحت تأثیر تعدادی از عوامل قرار می گیرد که شامل ویسکوزیته مایع ، اندازه قطر لوله داخلی ، زبری درونی سطح داخلی لوله ، تغییر در ارتفاع بین انتهای لوله است. و طول لوله ای که سیال در آن حرکت می کند.

دریچه ها و اتصالات روی یک لوله نیز به از بین رفتن کلی سر که رخ می دهد کمک می کند ، اما این موارد باید به طور جداگانه با از دست دادن اصطکاک دیواره لوله محاسبه شوند ، با استفاده از روشی برای مدل سازی ضررهای اتصالی لوله با فاکتورهای K.

فرمول دارسی ویسباخ

فرمول دارسی یا معادله دارسی-ویسباخ همانطور که تمایل به ذکر آن دارد ، اکنون به عنوان دقیق ترین فرمول از دست دادن اصطکاک لوله پذیرفته شده است ، و اگرچه محاسبه و استفاده از سایر فرمول های از دست دادن اصطکاک دشوارتر است ، با معرفی رایانه ها ، ITاکنون به معادله استاندارد مهندسان هیدرولیک تبدیل شده است.

ویسباخ برای اولین بار رابطه ای را که ما اکنون به عنوان معادله دارسی-ویسباخ یا فرمول دارسی-ویسباخ می شناسیم ، برای محاسبه از دست دادن اصطکاک در یک لوله پیشنهاد داد.

معادله Darcy-Weisbach:

hf = f (l/d) x (v^2/2g)

جایی که: HF = از دست دادن سر (M) F = ضریب اصطکاک L = طول کار لوله (M) D = قطر داخلی کار لوله (M) V = سرعت سیال (M/s) G = شتاب به دلیل گرانش (M/s²)

HF = از دست دادن سر (ft) f = ضریب اصطکاک l = طول کار لوله (ft) d = قطر داخلی کار لوله (ft) v = سرعت سیال (ft/s) g = شتاب به دلیل گرانش (ft/s²)

با این حال ، تأسیس فاکتورهای اصطکاک هنوز حل نشده بود ، و در واقع موضوعی بود که برای تهیه راه حلی مانند آن که توسط فرمول Colebrook-White و داده های ارائه شده در نمودار Moody تولید شده بود ، نیاز به کار بیشتر داشت.

نمودار مودی

نمودار مودی سرانجام روشی را برای یافتن یک فاکتور اصطکاک دقیق ارائه داد و این استفاده از معادله دارسی ویسباخ را تشویق کرد ، که به سرعت روش انتخاب مهندسان هیدرولیک شد.

معرفی رایانه پرسنل از دهه 1980 به بعد ، زمان لازم برای محاسبه ضریب اصطکاک و از دست دادن سر لوله را کاهش داد. این به خودی خود استفاده از فرمول Darcy-Weisbach را گسترش داده است تا جایی که بیشتر معادلات دیگر استفاده نمی شوند.

فرمول Hazen-Williams

قبل از ظهور رایانه های شخصی ، فرمول Hazen-Williams به دلیل خاصیت محاسبه نسبتاً ساده در بین مهندسان لوله کشی بسیار محبوب بود.

با این حال نتایج Hazen-Williams به مقدار فاکتور اصطکاک ، C HW ، که در فرمول استفاده می شود متکی است و مقدار C می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد ، از حدود 80 تا 130 و بالاتر ، بسته به ماده لوله ، اندازه لولهو سرعت سیال

همچنین معادله Hazen-Williams فقط وقتی مایع آب است ، نتایج خوبی می بخشد و می تواند نادرستی های زیادی را در این صورت ایجاد کند.

شکل امپریالیستی فرمول Hazen-Williams:

hf = 0. 002083 x l x (100 / c)^1. 85 x (gpm^1. 85 / d^4. 8655)

جایی که: HF = از دست دادن سر در پاهای آب L = طول لوله در پا C = ضریب اصطکاک GPM = گالن در دقیقه (گالن های ایالات متحده گالن امپریالیستی) D = قطر داخل لوله در اینچ

ماهیت تجربی فاکتور اصطکاک C HW به این معنی است که فرمول Hazen-Williams برای پیش بینی دقیق از دست دادن سر مناسب نیست. نتایج از دست دادن اصطکاک فقط برای مایعات با ویسکوزیته سینماتیک 1. 13 Centistokes معتبر است ، جایی که سرعت جریان کمتر از 10 فوت در هر ثانیه است و در جایی که قطر لوله دارای اندازه بیشتر از 2 اینچ است.

یادداشت ها: آب در دمای 60 درجه فارنهایت (15. 5 درجه سانتیگراد) دارای ویسکوزیته سینماتیک 1. 13 سانتیماتیک است.

مقادیر ضریب اصطکاک مشترک C HW که برای اهداف طراحی استفاده می شود عبارتند از:

ASBESTOS سیمان 140 لوله برنجی 130 لوله چدن 100 لوله بتونی 110 لوله مس 130 لوله فولادی راه راه 60 لوله گالوانیزه 60 لوله 120 لوله شیشه ای 130 لوله کشی سرب 130 لوله پلاستیکی 140 لوله PVC 150 لوله های صاف عمومی 140 لوله فولادی 120 لوله های فولادی 100 ریخته شدهلوله آهنی 100 قلع Tubing130 چوب چوب 110

این مقادیر C HW کمک هزینه ای را برای تغییر در زبری سطح لوله داخلی ، به دلیل گودبرداری از دیواره لوله در طی مدت طولانی استفاده و ساخت سایر رسوبات فراهم می کند.

• نرم افزار متخصص جریان لوله

• نرم افزار جادوگر جریان لوله

• نرم افزار مشاوره جریان لوله